森林或草原在发生火灾后，过火区内的植被层在近红外波段的反射率通常要比健康植被低，利用光学遥感数据的近红外波段和红光波段可以探测出植被层的反射率在大气上界的明显变化。对过火区域的提取是利用卫星数据进行测算森林或草原火灾过火面积的关键技术之一。根据实验区内近年来发生的多次重特大森林或草原火灾，在对ENVISAT\|MERIS数据中典型地物光谱特征进行分析的基础上，分别采用图像处理方法、植被指数法和面向对象的图像分析方法对过火区制图方法进行对比研究。研究结果表明，通过面向对象的图像分析方法获得的过火区域，可以较好地适用于过火区面积的估测，该方法是一项实现定量提取过火区域的行之有效的方法。
本文旨在寻找悬浮泥沙浓度的MODIS遥感影像估算模型，并利用实测的高光谱数据对其敏感波段和反演模型进行测试和验证。以鄱阳湖为研究区域，利用光谱数据进行分析,为利用遥感影像建模提供依据。进一步利用同步进行的鄱阳湖水质采样分析与MODIS影像中等分辨率各个波段反射率及其组合进行相关分析，寻找反演悬浮泥沙浓度的敏感波段。实验表明，MODIS的第一波段反射率对于悬浮泥沙浓度有很好的匹配(R2 = 0.91; n = 25)，进而建立了鄱阳湖地区的悬浮泥沙浓度遥感定量估算模型。利用估算模型和鄱阳湖地区历史MODIS影像，得到了鄱阳湖悬浮泥沙浓度分布图。基于对汛期鄱阳湖悬浮泥沙浓度的连续监测，可对长江倒灌入鄱阳湖现象的形态进行观测。
卫星遥感成为观测和估算地面植被净初级生产力的一种极其有利的工具，其原因不仅仅在于它将人们从繁重的地面实验中解放出来，同时也因为它能够实现对大范围区域的植被净初级生产力进行实时监测。为了更加充分有效地利用卫星数据获取植被信息，我们在模式分解方法的基础上，建立了一种新的植被指数(VIPD)。根据地面实验建立的相应光合成曲线估算模型，估算武汉地区地域性植被净初级生产力（NPP），研究该地区植被生长年间变化状况。并通过和不同方法估算结果及地面调查结果进行比较，检验模型对该地区的适用情况，为该地区植被NPP长期监测研究提供可靠依据。
利用中低分辨率遥感影像提取作物分类种植面积的精度,往往难以满足农业遥感估产的需要。随着新型传感器的不断出现,应用高分辨率遥感影像高精度地提取作物分类面积日益成为发展趋势。由于高分辨率遥感影像提供的地物纹理、色调与形状等信息更加丰富,当前基于对象的地物识别分类方法仍不成熟,处理操作中人为干预过多,而且较为复杂,因此尝试以地面调查信息为辅助参量,采用常规基于像元的最大似然法监督分类方法,依据多尺度遥感影像信息提取的原理,分阶段地逐步提取作物种植面积,以此为农业遥感估产服务。
基于遥感影像的城市土地利用变化研究是目前遥感应用研究的热点问题,是对土地利用变化进行监测的有效手段。利用1996年以来双流县TM和中巴卫星遥感影像,应用RS技术与GIS技术,对遥感影像的校正、影像增强和图像融合方法进行了系统的研究,并通过对双流县遥感影像处理,增强影像可识别性。在结合野外调查和室内判别的基础上,建立了研究区遥感影像解译标志,并以自动分类和目视判读相结合进行地理信息系统的空间分析,建立了1996年、2006年土地利用
数据库,分析、提取了双流县土地利用变化信息。分析表明,双流县1996~2006年间的土地利用变化情况反映出在我国目前经济快速发展的背景下,县级土地利用的变化随着县域经济的高速发展,建设用地需求增长较快,耕地面积迅速减少,导致耕地资源的保护压力持续加大;同时,土地利用过程中出现了土地生态环境质量有所下降,人与自然的关系局部恶化等问题。因此,加大对经济快速发展的县级土地利用变化的动态监测是非常必要的。
针对高分辨率遥感影像的城市用地分类,引入了面向对象的信息提取技术,并将其与传统基于像素光谱信息的分类方法进行了比较。在此基础上详述了面向对象信息提取的关键技术———多尺度影像分割和基于分割的分类技术。以城市作为研究区,实现城市用地的自动分类。图像处理过程包括几何校正、HIS融合、图像分割和图像分类。最终分类结果表明:视觉上,面向对象信息提取技术克服了传统方法无法克服的“椒盐”噪声的影响;精度上,面向对象信息提取技术的总体精度高达84.82%,比最大似然法的总体精度提高了10.95%,并且各类地物信息的提取精度均有所提高,其中草地、道路、建筑物阴影的精度较高。
利用MODIS合成产品数据MOD11A2和MOD13A2获取的陆地表面温度(Ts)和归一化植被指数(NDVI)构建Ts/NDVI特征空间,依据该特征空间计算温度植被干旱指数(TVDI),进而反演了仪征地区不同季节的40 cm土壤相对湿度。使用野外同步实测数据进行验证,结果显示,总体平均相对误差为11.83%,2004年11月误差最小,为4.30%。遥感反演的仪征地区土壤湿度分布图表明该地区存在两个土壤湿度高值区,分别位于仪征南部的长江冲积平原和西北部的谷底平原地带,并且土壤平均相对湿度越大,其高值区与低值区之间的差异越小。
通过对辽东湾地区(局部)的水体、土壤及植被等主要地物波谱特征的对比分析及海水与淡水的波谱特征的对比分析,确定了高光谱遥感数据中的水体敏感波谱区间及区别海水与淡水的特征波谱区间,提出了基于连续波谱的水体信息提取与分类的利率法及双吸收深度模型,该方法在提取水体信息时不受山地阴影的影响,提高了水体信息的提取准确度。基于此方法和模型对研究区进行了海水与淡水信息的提取与分类,结果与实际情况吻合良好,为利用高光谱遥感数据进行水体信息提取分类,实现更好的水资源管理、洪水监测、海水入侵监测以及内河水入海口对海水的影响监测提供了有效的理论方法和技术手段。
归一化植被指数NDVI是地表植被覆盖特征的重要指标之一。以新疆石河子地区2003~2006年MODIS遥感数据反演的NDVI时间序列影像为例,分析研究了植被长势的年内和年际变化,将植被长势的年内变化和年际变化分为比前一年(月)好、比前一年(月)稍好、与前一年(月)持平、比前一年(月)稍差和比前一年(月)差5个等级,得到年内和年际间植被长势的动态分布图,从植被长势分布图中NDVI的变化可以看出年际和年内植被长势的变化。并应用变化矢量分析法对2003~2006年石河子地区NDVI的变化强度进行了分析,获得了植被覆盖变化强度分布情况,研究结果表明4 a内石河子地区植被覆盖未发生大的变化,植被系统基本稳定。
在遥感和地理信息系统的支持下,利用2000年的一景Landsat ETM数据及2005年的一景CBERS-02星CCD数据对双台子河口湿地进行了景观时空变化研究。通过对两期图像进行景观类型提取,得到了两个年份的研究区景观分类结果,采用景观类型转移矩阵对两个时段的景观类型变化进行了分析,并利用两个时段间的转移变化情况应用马尔科夫模型对研究区湿地景观演化趋势进行预测。研究结果表明,在2000年到2005年间,研究区湿地景观类型变化比较显著,天然湿地呈现出向人工湿地转化的趋势。同时预测结果也表明,研究区内湿地景观的面积在未来呈减少的趋势。
快速、准确提取河流水体信息是河道开发和治理的基础。在综合分析前人已有研究成果的基础上,以珠江三角洲佛山市境内河网为例,通过对TM影像上水体的遥感信息机理分析,建立多种水体指数模型,并对这些指数模型进行对比分析,结果发现比值指数模型最适合于网河区河流水体的提取。在此基础上,对比值指数模型提取结果进行空间聚类得到网状水系图,并利用形状指数进行修正,将遗漏的细小河流补充进来,最后得到河道水体专题图,精度评价的结果显示其精度可以达到93.7%,说明该方法具有较好的可用性和有效性。特别是应用于河网密布、鱼塘众多,同时人为干扰强烈区域的河道信息提取时具有重要的现实与理论意义。
以南四湖2006年6月中旬的两景SPOT5多光谱卫星影像为数据源,借助ERDAS Imagine和ArcView软件,运用非监督分类与人工目视解译的方法对影像进行分类处理。运用实地调查记录检验分类结果,符合率达到83.3%。依据分类结果绘制了南四湖地被覆盖图,并且计算了各种地被类型的面积。南四湖大堤内总面积为1206.9 km2,其中开阔水域占总面积的45.54%,湿地植被面积占21.06%,围网养殖区面积占15.6%,无水区的村庄、农田和林地占17.8%。南四湖地被覆盖格局主要受人为因素影响,为保护南四湖生态环境,必须禁止湖内土地围垦,控制围网养殖区,逐步恢复湿地植被。
以SPOT4/VEGETATION数据为基础,以NDVI变化率和年均NDVI值作为植被覆盖动态变化的指标,分析了1998~2005年黄土高原植被覆盖的时空动态变化特征。结果表明黄土高原地区植被动态变化显著增强,1998~2001年黄土高原的植被覆盖有所减少,幅度约为10.5%,2001年后,植被活动显著增强,植被覆盖面积呈增加趋势,2004年后稍有回落。植被生长季的延长和生长加速是该区域NDVI值增加的主要原因,黄土高原地区植被增加和减少的区域相互交错,这一特性是由农业生产活动、城市建设、政府决策及植被对气候变化的响应等综合因素作用的结果。
雷达图像的配准是进行雷达干涉测量(SAR Interferometry, InSAR)处理的关键,为了保证干涉相位图或形变相位图反映真实地面特性,需要雷达图像之间亚像元级精度的配准。首先综述了已有的基于外部DEM的InSAR图像配准方法的思路及其不足之处,并提出了一种全新的思路:以图像之间的相干性作为目标函数,利用搜索的方法实现了雷达成像方位向和距离向的最优时间常数的估计,从而实现雷达图像之间亚像元级配准;还进一步推导了数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的误差对算法精度影响的一个更加严密的表示。结论表明,在利用精确轨道数据的情况下,美国航天飞机测地计划SRTM获得的地形数据的精度可以满足精确雷达图像配准的要求。结果表明,利用基于外部DEM算法配准雷达图像在山区和大的时间基线情况下要优于常规相干多项式配准方法,理论上可以达到百分之一个像素的配准精度。
提出了一种闭环多噪声网络重叠注入的干涉式综合孔径辐射计校正方法,该方法采用多个1?4噪声注入网络闭环重叠来实现1?10噪声注入网络;然后对其鲁棒性分析,分析结果表明在不可分离误差小于1°,正交残余误差小于0.5°,输出测量值随机误差为2%时,通道相位差估计精度不大于2.3°;与开环噪声网络重叠注入法相比,该方法能达到更高的校正精度。
在地形复杂的山区,地形效应造成了地物的光谱特征扭曲,严重地影响了地物的识别与分类。地形校正不仅能提高遥感识别与分类的精度,还是各种定量化遥感应用的前提。CIVCO模型是一种基于统计的经验地形校正模型,原模型中阴坡和阳坡需要手工选取,且校正效果随坡度而异。通过利用太阳方位角和坡向简化了阴坡和阳坡的选取,并按照坡度分级,分别求出校正系数。在模型改进的基础上,选择黑河上游祁连山区的TM影像和相应的DEM数据进行试验,结果表明,与C模型及原模型相比,改进的模型取得了更好的校正效果。
通过查找表方法进行FY-3A气象卫星可见光红外扫描辐射计(Visible and InfraRed Radiometer, VIRR)云检测产品与红外分光计(Infrared Atmospheric Sounder, IRAS)之间的匹配实验,使VIRR云检测产品与IRAS具有一致的空间分辨率,为IRAS大气温湿度廓线的反演提供可靠的云检测信息。实验中分别采用模拟的VIRR云检测结果与IRAS数据进行匹配,并将匹配结果与原始云检测信息进行对比分析,验证查找表方法进行两者之间匹配处理的可行性。
雷达技术是陆地和极地冰川厚度探测的重要手段。高分辨率成像冰川厚度探测雷达工作在VHF波段,接收机采用了高低增益两个通道,提高了系统的接收灵敏度。回波信号的采集采用直接中频采样技术,对获取的数字信号进行数字脉冲压缩处理,降低了接收机系统的复杂性。给出了采样频率的选取和脉冲压缩技术的实现方法,通过对实测数据的分析表明该设计是可行的。
以内蒙古锡林郭勒盟的基础专题图和正蓝旗的遥感影像为研究对象,系统地介绍了遥感影像与专题图基于Web叠加的关键技术,并通过综合应用现代信息技术,运用网络地理信息系统(WebGIS)原理和理论,使用Java开发语言设计开发试验版的WebGIS小软件,初步实现了遥感影像与专题图在Web上半透明叠加的系统。
介绍了二向性反射的物理模型及半经验模型在理论研究中的新进展,并分析了各个模型的优缺点,为模型选择提供了依据;同时对模型反演的策略和方法及最新研究进展进行了概述。在此基础上,对实验研究、理论研究以及应用研究中存在的主要问题及目前的一些解决方案进行了分析,并讨论了遥感反演研究的未来发展方向。
旱灾是我国影响范围最广的农业自然灾害。遥感是对干旱进行大面积、实时动态监测的有效技术手段。对遥感技术在干旱旱情监测中的传统方法进行了概括和汇总,应用较多的干旱旱情遥感监测方法主要有热惯量法、蒸散法、植被指数法,其中植被指数法又分为距平植被指数、条件植被指数、植被指数差异、植被供水指数、温度植被干旱指数等方法。分析了不同方法的优缺点以及它们各自的适用范围,结合当前研究的热点问题,指出随着干旱机理和MODIS数据的应用,干旱旱情的遥感监测将得到更广泛、更深入的应用。
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